15.4: Transgenik Organizmalar
Genel bakış
Transgenik organizmalar genetik olarak kendi genomlarının yanı sıra farklı bir türden genleri taşımak üzere tasarlanırlar. Transgen ya organizmanın genlerinden birinin farklı bir versiyonu ya da genomlarında bulunmayan bir gen olabilir. Transgenler genellikle rekombinant DNA ve DNA klonlama teknikleri ile üretilir. Transgenik bakteriler, bitkiler ve hayvanlar bilim adamlarının biyolojik sorunları incelemelerine ve pratik çözümler tasarlamalarına olanak sağlar.
Bir Transgenik Organizma Yaratmak
Bilim adamları transgenes sürecine yani bir organizmanın genomuna bir transgen ekleme sürecine uygun bir teknik seçerek başlarlar. Transgenezin çeşitli biyolojik, kimyasal ve fiziksel yöntemleri vardır. Yaygın bir biyolojik yöntem, yabancı DNA'nın transdüksiyon ile bir konak hücre genomuna virüs aracılı şekilde eklenmesini içerir. Popüler bir kimyasal yöntemde kalsiyum fosfat kullanılır (Ca3(PO4)2). Yöntem, DNA'nın hücrelere bağlanmasını ve hücrelere girmesini kolaylaştırmak için Ca3(PO4)2/DNA çökeltisi oluşumuna dayanır. Mikroenjeksiyon gibi fiziksel yöntemler, hücrelere genetik materyalin manuel olarak ince, cam bir iğne yardımı ile yerleştirilmesini içerir.
Bir transgen hücre içine girdikten sonra DNA onarım enzimleri yardımıyla genomdaki bir yere rastgele veya belirli bir noktaya entegre edilebilir (ör., rekombinasyon). Bu transgenik hücreler daha sonra genomlarının bir parçası haline gelen transgeni replike ederler ve araştırmacıların ilgili genini eksprese ederler. Bir transgen genoma entegre olmayabilir ve araştırmacının ilgili geninin sadece geçici ekspresyonuna neden olabilir. Genellikle, seçilebilir bir belirteç (ör., antibiyotik direnci geni) veya bir haberci gen (ör., GFP) ilgili gen ile entegre edilir, böylece başarılı transgen entegrasyonu olan hücreler tanımlanabilir.
Transgenler Hayvanlara ve Bitkilere Eklenebilir
Hayvanlarda transgen genellikle mikroenjeksiyon ile erken evrede yani döllenmiş yumurta içine yerleştirilir. Transgenin germ hücrelerine (yumurta ve sperm gibi üreme hücrelerinin öncüleri) entegre olarak, gelişmekte olan organizmanın tüm hücrelerine dahil olması umut edilir. Ayrıca, germline entegrasyonu kalıtsaldır yani transgen üreme ile nesiller boyunca aktarılabilir anlamına gelir. Transgenik hayvanlar transgen açısından homozigot hayvanlar luşturmak için geri çaprazlanır, yani yavrular ebeveyn ile çiftleştirilir.
Bitki transgenezinde hücrelere yabancı DNA'yı eklemek için bakteri vektör dağıtımı gibi biyolojik yöntemler kullanır. Rhizobium radiobacter (eski adıyla Agrobacterium tumefaciens), bitkilere bulaştırabilen ve plazmid DNA'sını bitkinin genomuna entegre edebilen, toprakta yaşayan, patojenik bir bakteridir. Bilim insanları R. radiobacter'i plazmid DNA'sının transgen taşıyabilmesi için modifiye etmiştir. Bitki doku örnekleri kültürlerine R. radiobacter eklenerek enfeksiyon ve transgen entegrasyonu sağlanır. Bu dokular büyüyüp toprağa ekilecek bitki seviyesine ulaşana kadar özel besiyerlerinde tutulur. Bu transgenik bitkiler yüksek verimli transgenik bitki hatları oluşturmak için geri çaprazlanır.
Transgenik Organizmaların Pratik Kullanım Alanları
Transgenik organizmalar tarım, bilim, sanayi ve tıp alanında birçok uygulamaya sahiptir. Örneğin, verimi artırmak ve pestisit kullanımını azaltmak için böceklere dayanıklı transgenik bitkiler üretilmiştir (ör.,, Bt mısır); bakteriler biyomedikal araştırmalarda kullanılmak ve biyoyakıt üretmek için tasarlanmıştır; ve transgenik hayvanlar insan proteinleri gibi ilaçların üretimi ve insan hastalığı modelleri oluşturmak için kullanılmıştır. Bilim adamları gen ekspresyonunu araştırmak, istenilen gen ürünlerini oluşturmak veya değerli özellikleri teşvik etmek için transgenik bitkilerin, bakterilerin ve hayvanların gücünü kullanmaktadır.
